骨固定装置制造方法

骨固定装置制造方法
【专利摘要】公开了用于将骨固定板(200)固定至骨(5)的骨固定元件(100)。骨固定元件(100)包括可接纳到骨(5)中的杆(140)和可固定至骨固定板(200)的头(120)。头(120)具有包括第一螺纹段(166)的外部锁定螺纹(160)，随着将骨固定元件(100)的头(120)插入到孔(220)中，第一螺纹段(166)适于使骨固定板(200)中的孔(220)的一部分逐渐变形。外部锁定螺纹(160)进一步包括第二大致平行螺纹段(164)，第二大致平行螺纹段(164)适于与孔(220)的通过第一螺纹段(166)而变形的部分接合，从而将骨固定元件(100)的头(120)固定至骨固定板(200)。骨固定元件(100)可以是可变角度锁定螺钉。
【专利说明】骨固定装置
[0001] 优先权文件
[0002] 本申请要求名称为"骨固定装置"且在2012年5月22日提交的澳大利亚临时专 利申请号2012902106的优先权，该专利申请的全部内容据此通过引用以其整体并入本文。

【技术领域】
[0003] 本发明涉及骨固定系统的领域，并且特别地涉及用于在将骨固定板固定至骨中使 用的骨固定元件诸如栓和螺钉。

【背景技术】
[0004] 当在人体内发生骨折时，骨折内部固定常常是必需的。固定的目标是提供对骨折 的立即稳定。另一个目标是促使个人快速愈合和恢复活动性，从而防止肌肉萎缩。使用选择 性地绕骨折部位放置的各种固定元件诸如螺钉、销、钉、栓和线，能够将金属板（CoCrMo合 金、不锈钢或钛）固定至骨的外部。
[0005] 许多目前的骨固定系统使用锁定螺钉来将板固定至骨。一些板使用固定角度锁定 螺钉，这些固定角度锁定螺钉相对于板以特定取向被固定，而其它板使用相对于板能够在 角度范围内被固定至骨的可变角度锁定螺钉。存在允许以可变角度插入螺钉的各种方式， 但是许多传统可变角度螺钉具有锥形'锁定'螺纹，该锥形'锁定'螺纹与板中的孔的内螺 纹接合。能够以外科医生指引的角度将可变角度螺钉插入到板，这将通常导致螺钉交叉螺 合在螺钉孔中，并且使螺钉孔的内螺纹变形。可允许角度的范围能够改变，但是可以是例如 ± 15 度。
[0006] 相对于可变角度螺钉而言，固定角度锁定螺钉一般被视为提供增加的稳定性。可 变角度螺钉会遭受来自一些方向的稳定性缺乏，并且典型地也具有相对低的拧出扭矩，使 得如果使螺钉松开一转的一小部分，则外螺纹的夹紧失去，并且螺钉会开始拴牢在孔中。
[0007] 另一方面，可变角度螺钉的优点在于：它允许外科医生更好地针对骨折的具体性 质定制板系统的应用。
[0008] 将期望提供允许可变角度插入但是相对于锥形可变角度螺钉提供增加的稳定性 的锁定螺钉。


【发明内容】

[0009] 根据第一方面，提供一种骨固定元件，用于将骨固定板固定至骨，所述骨固定元件 包括：
[0010] 可接纳到所述骨中的杆；
[0011] 可固定至所述骨固定板的头，所述头具有外部锁定螺纹，所述外部锁定螺纹包 括：
[0012] 第一螺纹段，随着将所述骨固定元件的所述头插入到所述骨固定板中的孔中，所 述第一螺纹段适于使所述骨固定板中的所述孔的一部分逐渐变形；和
[0013] 第二大致平行螺纹段，所述第二大致平行螺纹段适于与所述孔的通过所述第一螺 纹段而变形的部分接合，从而将所述骨固定元件的所述头固定至所述骨固定板。
[0014] 在一种形式中，所述第一螺纹段以第一直径开始，并过渡到具有比所述第一直径 大的第二直径的所述第二大致平行螺纹段。
[0015] 在一种形式中，第一螺纹段成锥形。
[0016] 在一种形式中，外部锁定螺纹是三线螺纹。
[0017] 在一种形式中，骨固定元件是螺钉，所述螺钉具有杆，所述杆带有骨接合螺纹。
[0018] 在一种形式中，外部锁定螺纹的导程与骨接合螺纹的导程相同。
[0019] 在一种形式中，骨固定元件是栓。
[0020] 根据第二方面，提供一种骨固定系统，所述骨固定系统用于骨，所述骨固定系统包 括：
[0021] 骨固定板；
[0022] 骨固定元件，用于将所述骨固定板固定至所述骨，所述骨固定元件包括：
[0023] 可接纳到所述骨中的杆；
[0024] 可固定至所述骨固定板的头，所述头具有外部锁定螺纹，所述外部锁定螺纹包 括：
[0025] 第一螺纹段，随着将所述骨固定元件的所述头插入到所述骨固定板中的孔中，所 述第一螺纹段适于使所述骨固定板中的所述孔的一部分逐渐变形；和
[0026] 第二大致平行螺纹段，所述第二大致平行螺纹段适于与所述孔的通过所述第一螺 纹段而变形的部分接合，从而将所述骨固定元件的所述头固定至所述骨固定板。
[0027] 在一种形式中，所述骨固定板中的所述孔具有内螺纹，在所述骨固定元件的所述 头上的所述外部锁定螺纹的所述第一螺纹段使所述内螺纹逐渐变形。
[0028] 在一种形式中，所述骨固定板中的所述孔具有一系列同心环，在所述骨固定元件 的所述头上的所述外部锁定螺纹的所述第一螺纹段使所述一系列同心环逐渐变形。
[0029] 在一种形式中，所述骨固定元件具有比所述骨固定板大的材料硬度。
[0030] 根据第三方面，提供一种骨固定元件，用于将骨固定板固定至骨，该骨固定元件包 括：
[0031] 外部锁定螺纹，用于接合在骨固定板的孔内，其中锁定螺纹包括：
[0032] 锥形螺纹段，用于随着将锥形螺纹段旋入到孔中时使孔的内部结构变形，从而形 成绕孔的内周的接合部；和
[0033] 大致平行螺纹段，用于与接合部接合。
[0034] 接合部可以被视为孔的通过锥形螺纹段形成的内螺纹。使用锥形螺纹允许外科医 生以一角度引导螺钉，并且还帮助将螺钉牵引到板中，从而允许外科医生在无需过多的轴 向加载的情况下逐渐形成该'内螺纹'。然而，在大致平行螺纹段与该'内螺纹'之间的接合 能够提供强的稳定的锁定功能，该锁定功能比由传统锥形可变角度螺钉提供的锁定功能显 著稳定。
[0035] 能够使用宽种类的不同的内部结构。然而，孔的内部结构将典型地是内部平行螺 纹一一这可以允许将板与能够插入到相同的孔中的传统固定角度螺钉一起使用。优选地， 内螺纹具有小节距，这帮助实现更多接合部的形成。然而，本发明的一些实施例可以利用绕 孔的内周的同心环，这些同心环也能够通过锥形螺纹段变形从而形成用于与锁定螺纹的平 行部接合的接合部。
[0036] 骨固定元件可以是螺钉，但是在其它实施例中，可以是栓。它将典型地包括头和轴 (或杆），且锁定螺纹定位成靠近头或在头上。在螺钉的情况下，骨接合螺纹（用于与骨接 合）将典型地沿着轴的长度的大部分延伸。对于螺钉，锁定螺纹优选地具有与骨接合螺纹 相同的导程。
[0037] 锁定螺纹可以在本发明的范围内采取各种形式，并且可以在本发明的不同的实施 例中具有不同的节距。优选地，锁定螺纹是三线螺纹，但是，取决于诸如用于螺钉和板的材 料的因素，可以使用具有不同线数的锁定螺纹。
[0038] 锥形螺纹段优选以比在板中意图用于螺钉的最大倾角陡的角度成锥形。
[0039] 根据第四方面，提供一种用于骨的骨固定系统，该骨固定系统包括：
[0040] 骨固定板，具有带内部结构的孔；和
[0041] 用于将骨固定板固定到骨的骨固定元件，该骨固定元件包括外部锁定螺纹，用于 接合在骨固定板的孔内，并且锁定螺纹包括：
[0042] 锥形螺纹段，用于随着将锥形螺纹段旋入到孔中使孔的内部结构变形，以便形成 绕孔的内周的接合部；和
[0043] 用于与接合部接合的大致平行螺纹段。
[0044] 根据第五方面，提供一种骨固定螺钉，包括：
[0045] 头；
[0046] 轴，具有用于与骨接合的骨接合螺纹；和
[0047] 在螺钉的头的附近的三线锁定螺纹，该三线锁定螺纹具有大致与骨接合螺纹的导 程相同的导程。
[0048] 根据第六方面，提供一种用于骨的骨固定系统，该骨固定系统包括：
[0049] 骨固定板，具有带内部结构的孔；和
[0050] 用于将骨固定板固定至骨的骨固定螺钉，该骨固定螺钉包括：
[0051] 头；
[0052] 轴，具有用于与骨接合的骨接合螺纹；和
[0053] 在螺钉的头的附近的三线锁定螺纹，该三线锁定螺纹具有大致与骨接合螺纹的导 程相同的导程。

【专利附图】

【附图说明】
[0054] 将参照附图讨论本发明的实施例，其中：
[0055] 图1是示出骨固定元件的基本使用的示意剖面；
[0056] 图2是根据本发明的实施例的可变角度螺钉的侧视图；
[0057] 图3是图2的螺钉的头和上杆的详细视图；
[0058] 图4a_4c顺序地示出将图2的螺钉与骨固定板一起使用；
[0059] 图5是骨固定板中的用于接纳图2的螺钉的孔的剖视透视图；
[0060] 图6是根据本发明的实施例的螺钉的进一步详细视图；
[0061 ] 图7是图6的螺钉的顶视图；
[0062] 图8是骨固定板中的孔的示意图，示出该孔的与平行螺纹段接合的部分，第一螺 纹段使这些部分变形；并且
[0063] 图9是骨固定系统的透视图，示出通过骨固定板被驱动并进入到骨中的可变角度 螺钉。
[0064] 在下列说明中，遍及所有附图，相似的附图标记指代相似的或对应的部分。

【具体实施方式】
[0065] 现在参照图1，示出被接合在骨固定板200中的孔220内的骨固定元件100。该孔 220具有平行内螺纹225,在该说明书中稍后将描述在本发明的背景下该内螺纹225的更多 细节。如图1中所示，骨固定元件100相对于板200的骨接触表面230的法向轴线20成略 小的角度接合。需要骨固定元件100在相对于骨固定板200取向成任何可容许的角度的同 时承受来自任何方向的负载（F)。角度0表示在骨固定元件100的纵向轴线10与板200 之间形成的钝角，而角度a表示在骨固定元件100的纵向轴线10与板200之间形成的锐 角。
[0066] 在一优选实施例中，骨固定元件100是如图2中所示的可变角度螺钉。螺钉100 包括：头120 ;和可接纳到骨中的轴或杆140。该头120具有插槽或插座（未示出），使得头 120能够被如例如在图9中所示的工具50驱动，在图9中，螺钉100被示出为被驱动到板 200中，该板200被定位以使骨5的骨折稳定。再次参照图2,螺钉100进一步包括沿着杆 140定位的外部骨接合螺纹145,该外部骨接合螺纹145用以将螺钉100与骨接合，以便将 骨固定板200固定到骨。
[0067] 螺钉100的头120可固定到骨固定板200,且设有外部锁定螺纹160。该锁定螺纹 160被设置成与骨固定板200中的孔220的内螺纹225接合（如图4a-4c中所示）。
[0068] 图3更详细地描绘螺钉100的锁定螺纹160。锁定螺纹包括：第一螺纹段166 ;和 定位成离螺钉头120的顶部最近的第二大致平行螺纹段164。第一螺纹段166可以是如图 2和图3中所示的锥形螺纹段，由此第一螺纹段166相对于杆140以20度角度成锥形。优 选地，锥形螺纹段166以比在板200中意图用于螺钉100的最大倾角陡的角度成锥形。因 此，本发明的该实施例的螺钉100将最适合于上至例如15度的角度。
[0069] 将理解：锁定螺纹160的特征可以取决于若干因素而在本发明的不同的实施例中 变化，所述因素包括：螺钉的期望成角；螺钉和板的材料；以及螺钉的皮层骨接合螺纹的导 程或节距。
[0070] 在一个实施例中，锁定螺纹160是三线锁定螺纹，该三线锁定螺纹具有与杆140上 的骨接合螺纹145相同的导程。例如，参照图6,锁定螺纹160是具有1. 2mm导程的三线螺 纹，并且骨接合螺纹145是具有1. 2mm导程的双线螺纹。利用具有相同导程的两个螺纹，螺 钉以相同的速度前进到板和骨中。这帮助在使螺钉完全就座之前避免在插入期间的卡住。
[0071] 此外，在该实施例中，锁定螺纹160的平行螺纹段164是0.5mm长。由于锁定螺纹 之间的牙峰间距是〇. 4mm，所以如图7中所示产生三叶效果。存在锁定螺纹164的三个等间 隔的部分，其中在大径处产生两个完全成形的螺纹。这以宽种类的插入角度对螺钉提供附 加稳定性。
[0072] 图4a_4c描绘在与骨固定板200结合使用中的本发明的螺钉100。最初，将螺钉 100通过孔220插入，并且将骨接合螺纹145旋入到骨中。一旦充分地插入螺钉100,外部 锁定螺纹160就开始与孔220的内螺纹225 (或其它内部结构）接合。随着将螺钉100的 头120插入到孔220中，第一螺纹段166适于使骨固定板200中的孔220的一部分（内部 结构诸如内螺纹225)逐渐变形。第二大致平行螺纹段164适于与孔220的通过第一螺纹 段166变形的部分（即如图8中所示的接合部226表示的变形的内螺纹）接合，从而将螺 钉100的头120固定到骨固定板200。
[0073] 在该实施例中，内螺纹225是双线平行螺纹，具有在直径上成180度对置开始的相 等导程的两个螺纹。内螺纹225的各沟槽之间的垂直间距是螺纹导程的一半（其中导程= 节距X螺纹数）。图5更详细地描绘内螺纹225。然而，在其它实施例中，可能可行的是使 用绕孔220的内周的其它内部结构（例如一系列同心环、可变节距单线螺纹、具有与螺钉的 节距显著不同的节距的单线螺纹、与螺钉反手的螺纹）。
[0074] 锥形螺纹段166首先与孔220的内螺纹225接触，如图4a中所示。这是"导入" 段，其将螺钉100引入到内螺纹225中，并且使锁定螺纹160与内螺纹225"对准"。锥形段 166辅助将螺钉100拖曳到内螺纹225中，从而减小对用于使螺纹启动的过多轴向负载的要 求。
[0075] 图4b描绘根据本发明的该实施例在使用螺钉100中的螺纹形成（变形）阶段。 随着通过螺钉100的旋转将螺钉100拖曳到内螺纹225中，锥形段166开始与螺纹交叉并 使内螺纹225变形。随着锥形段166前进，新螺纹逐渐成长，该新螺纹包括变形初始内螺纹 225的分段。该新变形内螺纹有效地提供绕孔200的内周的接合部226(如图8中所示）。
[0076] 在该实施例中，由于锁定螺纹与骨接合螺纹是相同的导程，所以不存在板螺纹的 剪切，如在具有导程差的其它设计中有时可能经历板螺纹的剪切，从而导致产生毛刺。这在 螺钉由例如CoCr的较硬的材料制成的情况下可能是较大的问题。
[0077] 随着将螺钉100进一步插入到孔220中时，平行螺纹段164与由锥形螺纹段166 形成的接合部226接合。一旦使螺钉100就座，则存在（锁定螺纹160的平行螺纹段164 的）若干接合的平行螺纹，如图4c中所示。平行螺纹段164的接合在螺钉上提供有效的稳 定化效果，无论成角如何。
[0078] 优选地，锥形螺纹段166如例如图3中所示以第一直径开始，并过渡到具有比第一 直径大的第二直径的平行螺纹段164。
[0079] 因此，根据本发明的螺钉100提供优于传统可变角螺钉的显著稳定性优点。由于 锁定螺纹160的平行螺纹段164与通过使孔220的内部结构（例如内螺纹225)变形而形 成的接合部226的接合，本发明的该实施例的螺钉100能够承受来自各种方向的负载。当 包括简单锥形螺纹的传统可变角螺钉被交叉螺合到平行内螺纹中，关于板的钝角方面的螺 钉接触（与固定角度螺钉相比）减小到如下程度：当从螺钉的锐角侧或从该方向的任一宽 角度侧对螺钉加载时，螺钉远不稳定。本发明的可变角度螺钉有利地提供优于本领域已知 的可变角度螺钉的改进的稳定性。
[0080] 此外，因为根据本发明的该实施例的螺钉100包括具有平行螺纹段164的锁定螺 纹160,所以螺钉100需要高得多的旋出扭矩。对于具有锥形螺纹的传统可变角度螺钉，一 旦锥形螺纹已经松开一转的一小部分，这些螺钉就能够立即开始拴牢在孔中。然而，根据 本发明的上述实施例的螺钉100的表现将类似于正常接合的平行螺纹，因为即使螺钉略松 开，也存在充分接合以防止不想要的螺钉移动。
[0081] 在该实施例中，平行螺纹段164被视为精确平行。然而，可以以如下的螺钉或栓实 施本发明，其中该段164不精确平行，但是仍然充分接近平行以提供具有以上优点的实质。
[0082] 关于螺钉100的材料，螺钉100的材料一般应比板200的材料硬，以便一旦插入螺 钉100就产生新螺纹。这也帮助防止螺纹的磨损和冷焊。
[0083] 作为非限制性示例，可以使用板材料和螺钉材料的下列组合：

【权利要求】
1. 一种骨固定元件，用于将骨固定板固定至骨，所述骨固定元件包括： 可接纳到所述骨中的杆； 可固定至所述骨固定板的头，所述头具有外部锁定螺纹，所述外部锁定螺纹包括： 第一螺纹段，随着将所述骨固定元件的所述头插入到所述骨固定板中的孔中，所述第 一螺纹段适于使所述骨固定板中的所述孔的一部分逐渐变形；和 第二大致平行螺纹段，所述第二大致平行螺纹段适于与所述孔的通过所述第一螺纹段 而变形的部分接合，从而将所述骨固定元件的所述头固定至所述骨固定板。
2. 根据权利要求1所述的骨固定元件，其中所述第一螺纹段以第一直径开始，并过渡 到具有比所述第一直径大的第二直径的所述第二大致平行螺纹段。
3. 根据权利要求1或2所述的骨固定元件，其中所述第一螺纹段成锥形。
4. 根据前述权利要求中的任一项所述的骨固定元件，其中所述外部锁定螺纹是三线螺 纹。
5. 根据前述权利要求中的任一项所述的骨固定元件，其中所述骨固定元件是螺钉，所 述螺钉具有杆，所述杆带有骨接合螺纹。
6. 根据权利要求5所述的骨固定元件，其中所述外部锁定螺纹的导程与所述骨接合螺 纹的导程相同。
7. 根据权利要求1至4中的任一项所述的骨固定元件，其中所述骨固定元件是栓。
8. -种骨固定系统，所述骨固定系统用于骨，所述骨固定系统包括： 骨固定板； 骨固定元件，用于将所述骨固定板固定至所述骨，所述骨固定元件包括： 可接纳到所述骨中的杆； 可固定至所述骨固定板的头，所述头具有外部锁定螺纹，所述外部锁定螺纹包括： 第一螺纹段，随着将所述骨固定元件的所述头插入到所述骨固定板中的孔中，所述第 一螺纹段适于使所述骨固定板中的所述孔的一部分逐渐变形；和 第二大致平行螺纹段，所述第二大致平行螺纹段适于与所述孔的通过所述第一螺纹段 而变形的部分接合，从而将所述骨固定元件的所述头固定至所述骨固定板。
9. 根据权利要求8所述的骨固定系统，其中所述骨固定板中的所述孔具有内螺纹，在 所述骨固定元件的所述头上的所述外部锁定螺纹的所述第一螺纹段使所述内螺纹逐渐变 形。
10. 根据权利要求8所述的骨固定系统，其中所述骨固定板中的所述孔具有一系列同 心环，在所述骨固定元件的所述头上的所述外部锁定螺纹的所述第一螺纹段使所述一系列 同心环逐渐变形。
11. 根据权利要求8至10中的任一项所述的骨固定系统，其中所述骨固定元件具有比 所述骨固定板大的材料硬度。
12. 根据权利要求8至11中的任一项所述的骨固定系统，其中所述第一螺纹段以第一 直径开始，并过渡到具有比所述第一直径大的第二直径的所述第二大致平行螺纹段。
13. 根据权利要求8至12中的任一项所述的骨固定系统，其中所述第一螺纹段成锥形。
14. 根据权利要求8至13中的任一项所述的骨固定系统，其中所述外部锁定螺纹是三 线螺纹。
15. 根据权利要求8至14中的任一项所述的骨固定系统，其中所述骨固定元件是螺钉， 所述螺钉具有杆，所述杆带有骨接合螺纹。
16. 根据权利要求8至15中的任一项所述的骨固定系统，其中所述外部锁定螺纹的导 程与所述骨接合螺纹的导程相同。
【文档编号】A61B17/86GK104507405SQ201380027061
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年5月22日 优先权日:2012年5月22日
【发明者】埃文·莱尔德 申请人:奥斯托费克斯集团有限公司